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JP7782409B2 - Information processing device, information processing method, and information processing program - Google Patents
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JP7782409B2 - Information processing device, information processing method, and information processing program - Google Patents

Information processing device, information processing method, and information processing program

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JP7782409B2 JP2022167155A JP2022167155A JP7782409B2 JP 7782409 B2 JP7782409 B2 JP 7782409B2 JP 2022167155 A JP2022167155 A JP 2022167155A JP 2022167155 A JP2022167155 A JP 2022167155A JP 7782409 B2 JP7782409 B2 JP 7782409B2
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Description

本開示は、情報処理装置、情報処理方法、及び情報処理プログラムに関する。 This disclosure relates to an information processing device, an information processing method, and an information processing program.

特許文献1には、判別対象領域を複数の部分領域に分割し、部分領域毎に、部分領域内の反射スペクトルと、予め用意された基準スペクトルとを照合して部分領域内の植物種を判別する技術が開示されている。また、この技術では、所定の反射率を上回る反射がない分光スペクトルデータを判別処理の対象から除外している。 Patent Document 1 discloses a technology that divides a region to be identified into multiple subregions, and compares the reflectance spectrum within each subregion with a pre-prepared reference spectrum to identify the plant species within each subregion. Furthermore, this technology excludes spectral data that does not have a reflectance exceeding a predetermined reflectance from the identification process.

特開2017-133966号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2017-133966

特許文献1のような先行技術では、基準との比較により画像を判別する技術は提案されている。しかし、材料や部品の状態を撮影した画像に含まれる異物を判別する技術は、これまで提案されていなかった。 Prior art such as Patent Document 1 proposes technology for identifying images by comparing them with standards. However, no technology has been proposed to date for identifying foreign objects contained in images of materials or parts.

本開示は、材料や部品の高精度な解析を可能とする画像を取得できる情報処理装置、情報処理方法、及び情報処理プログラムを提供することを目的とする。 The purpose of this disclosure is to provide an information processing device, information processing method, and information processing program that can acquire images that enable high-precision analysis of materials and parts.

請求項1に記載の情報処理装置は、材料又は部品の状態を撮影した画像を入力し、メッシュに分割する分割部と、分割された前記画像について、分割したメッシュごとにスペクトル情報に変換する変換部と、予め定めた基準情報と、前記メッシュごとのスペクトル情報とに基づいて、前記メッシュごとの類似の度合いを示すメッシュ分布の類似度を算出する算出部と、前記メッシュ分布の類似度に基づいて、前記画像を分割した前記メッシュのうち類似度に応じた部分を出力する判別部と、を含み、前記変換部は、メッシュごとのスペクトル情報として、所定のパワースペクトルの分布及び所定のサイズ分布に変換し、前記サイズ分布は前記パワースペクトルの分布に所定の機械学習的手法であるEMアルゴリズムを適用することで得られる粒子のサイズ及び周波数のグラフで示され、前記算出部は、前記メッシュ分布の類似度として、前記パワースペクトルの分布及び前記サイズ分布のそれぞれの類似度を算出し、前記判別部は、前記パワースペクトルの分布及び前記サイズ分布のそれぞれについて前記画像の異物を判別する。 an information processing device according to claim 1, comprising: a division unit that receives an input of an image capturing the state of a material or part and divides the image into meshes; a conversion unit that converts the divided image into spectral information for each divided mesh; a calculation unit that calculates a mesh distribution similarity indicating the degree of similarity for each mesh based on predetermined reference information and the spectral information for each mesh; and a discrimination unit that outputs a portion of the meshes into which the image is divided that corresponds to the similarity based on the mesh distribution similarity, wherein the conversion unit converts the spectral information for each mesh into a predetermined power spectral distribution and a predetermined size distribution, and the size distribution is represented by a graph of particle size and frequency obtained by applying an EM algorithm, which is a predetermined machine learning method, to the power spectral distribution, and the calculation unit calculates the similarity between the power spectral distribution and the size distribution as the mesh distribution similarity, and the discrimination unit discriminates foreign matter in the image for each of the power spectral distribution and the size distribution.

請求項1に記載の情報処理装置は、メッシュごとのスペクトル情報に基づいて類似度を算出し、メッシュのうち類似度に応じた部分を出力する。これにより、材料や部品の高精度な解析を可能とする画像を取得できる。また、材料の特徴を表すパワースペクトル及びサイズ分布のそれぞれ異なる特徴から類似度を判別できる。 The information processing device described in claim 1 calculates similarity based on the spectral information for each mesh and outputs the portion of the mesh corresponding to the similarity. This makes it possible to obtain images that enable highly accurate analysis of materials and parts. Furthermore, similarity can be determined from different characteristics of the power spectrum and size distribution that represent the characteristics of the material.

請求項に記載の情報処理装置は、請求項1に記載の情報処理装置において、前記基準情報は、前記画像の画像平均、所定の基準画像、又は所定の一次元パワースペクトルを用いる。請求項に記載の情報処理装置によれば、基準情報を用意できる状況に応じて指定できる。 According to a second aspect of the present invention, in the information processing device of the first aspect, the reference information is an image average of the image, a predetermined reference image, or a predetermined one-dimensional power spectrum. According to the second aspect of the present invention, the reference information can be specified depending on the situation in which it is available.

また、情報処理装置は、請求項2に記載の情報処理装置において、前記変換部は、分割された前記画像をフーリエ変換した二次元パワースペクトルに対して前記基準情報に応じた範囲の処置を行い、前記パワースペクトルの分布を取得し、前記パワースペクトルの分布に対して所定の機械学習的手法を適用して、前記サイズ分布を取得するようにしてもよい。 Furthermore, in the information processing device described in claim 2, the conversion unit may perform processing within a range corresponding to the reference information on a two-dimensional power spectrum obtained by Fourier transforming the divided image, obtain the distribution of the power spectrum, and apply a predetermined machine learning method to the distribution of the power spectrum to obtain the size distribution.

請求項に記載の情報処理方法は、材料又は部品の状態を撮影した画像を入力し、メッシュに分割し、分割された前記画像について、分割したメッシュごとにスペクトル情報に変換し、予め定めた基準情報と、前記メッシュごとのスペクトル情報とに基づいて、前記メッシュごとの類似の度合いを示すメッシュ分布の類似度を算出し、前記メッシュ分布の類似度に基づいて、前記画像を分割した前記メッシュのうち類似度に応じた部分を出力し、前記変換では、メッシュごとのスペクトル情報として、所定のパワースペクトルの分布及び所定のサイズ分布に変換し、前記サイズ分布は前記パワースペクトルの分布に所定の機械学習的手法であるEMアルゴリズムを適用することで得られる粒子のサイズ及び周波数のグラフで示され、前記メッシュ分布の類似度の算出では、前記メッシュ分布の類似度として、前記パワースペクトルの分布及び前記サイズ分布のそれぞれの類似度を算出し、前記類似度に応じた部分の出力では、前記パワースペクトルの分布及び前記サイズ分布のそれぞれについて前記画像の異物を判別する、処理をコンピュータが実行する。 An information processing method according to a third aspect of the present invention is a computer-implemented process comprising the steps of: inputting an image of a photographed state of a material or part, dividing the image into meshes, converting the divided image into spectral information for each divided mesh, calculating a mesh distribution similarity indicating the degree of similarity for each mesh based on predetermined reference information and the spectral information for each mesh, and outputting a portion of the meshes into which the image has been divided that corresponds to the similarity based on the mesh distribution similarity; in the conversion, the spectral information for each mesh is converted into a predetermined power spectral distribution and a predetermined size distribution, and the size distribution is represented by a graph of particle size and frequency obtained by applying an EM algorithm, which is a predetermined machine learning method, to the power spectral distribution; in calculating the mesh distribution similarity, calculating the similarity between the power spectral distribution and the size distribution as the mesh distribution similarity; and in outputting the portion that corresponds to the similarity, discriminating foreign matter in the image for each of the power spectral distribution and the size distribution .

請求項に記載の情報処理プログラムは、材料又は部品の状態を撮影した画像を入力し、メッシュに分割し、分割された前記画像について、分割したメッシュごとにスペクトル情報に変換し、予め定めた基準情報と、前記メッシュごとのスペクトル情報とに基づいて、前記メッシュごとの類似の度合いを示すメッシュ分布の類似度を算出し、前記メッシュ分布の類似度に基づいて、前記画像を分割した前記メッシュのうち類似度に応じた部分を出力し、前記変換では、メッシュごとのスペクトル情報として、所定のパワースペクトルの分布及び所定のサイズ分布に変換し、前記サイズ分布は前記パワースペクトルの分布に所定の機械学習的手法であるEMアルゴリズムを適用することで得られる粒子のサイズ及び周波数のグラフで示され、前記メッシュ分布の類似度の算出では、前記メッシュ分布の類似度として、前記パワースペクトルの分布及び前記サイズ分布のそれぞれの類似度を算出し、前記類似度に応じた部分の出力では、前記パワースペクトルの分布及び前記サイズ分布のそれぞれについて前記画像の異物を判別する、処理をコンピュータに実行させる。 An information processing program according to a fourth aspect of the present invention causes a computer to execute the following processes: inputting an image of a photographed state of a material or part, dividing the image into meshes, converting the divided image into spectral information for each divided mesh, calculating a mesh distribution similarity indicating the degree of similarity for each mesh based on predetermined reference information and the spectral information for each mesh, and outputting a portion of the meshes into which the image is divided that corresponds to the similarity based on the mesh distribution similarity; in the conversion, the spectral information for each mesh is converted into a predetermined power spectral distribution and a predetermined size distribution, and the size distribution is represented by a graph of particle size and frequency obtained by applying an EM algorithm, which is a predetermined machine learning method, to the power spectral distribution; in calculating the mesh distribution similarity, calculating the similarity between the power spectral distribution and the size distribution as the mesh distribution similarity; and in outputting the portion that corresponds to the similarity, discriminating foreign matter in the image for each of the power spectral distribution and the size distribution .

本開示の技術によれば、材料や部品の高精度な解析を可能とする画像を取得できる。 The technology disclosed herein makes it possible to obtain images that enable highly accurate analysis of materials and parts.

図1は、情報処理システムの構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing the configuration of an information processing system. 図2は、情報処理装置のハードウェア構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing the hardware configuration of the information processing device. 図3は、画像をメッシュに分割する一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an example of dividing an image into meshes. 図4は、二次元パワースペクトル、及び一次元パワースペクトルの一例である。FIG. 4 shows an example of a two-dimensional power spectrum and a one-dimensional power spectrum. 図5は、パワースペクトルの分布、及びサイズ分布の一例である。FIG. 5 shows an example of the power spectrum distribution and the size distribution. 図6は、パワースペクトルの分布及びサイズ分布の表現の一例を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing an example of the representation of the power spectrum distribution and the size distribution. 図7は、判別結果のマスク画像の一例を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing an example of a mask image of the discrimination result. 図8は、情報処理装置が実行する情報処理方法のフローチャートである。FIG. 8 is a flowchart of an information processing method executed by the information processing device.

本発明の実施形態について説明する。本実施形態では、材料又は部品の状態を撮影した画像に含まれる外れ値、すなわち異物と判別される部分を識別し、解析精度を向上させる手法を提案する。画像について異物がある部分を除外して活用することで解析精度の向上が期待できる。 This section describes an embodiment of the present invention. In this embodiment, we propose a method for identifying outliers, i.e., parts that are determined to be foreign objects, contained in an image of the state of a material or part, to improve analysis accuracy. By excluding parts of the image that contain foreign objects and using them, we can expect to improve analysis accuracy.

図1は、情報処理システム100の構成を示す図である。図1に示すように、情報処理システム100では、撮影装置102と、ユーザ端末104と、情報処理装置110とがインターネット等のネットワークNを介して接続される。 Figure 1 is a diagram showing the configuration of an information processing system 100. As shown in Figure 1, in the information processing system 100, an image capture device 102, a user terminal 104, and an information processing device 110 are connected via a network N such as the Internet.

撮影装置102は、例えば、顕微鏡であり、撮影した画像を出力する。本実施形態において出力する画像は、材料の粒子を撮影した画像である。なお、画像は、材料又は部品の表面や断面の状態を撮影した画像であればよく、撮影装置102に、カメラなどを用いてもよい。 The imaging device 102 is, for example, a microscope, and outputs the captured image. In this embodiment, the image output is an image of material particles. Note that the image may be any image that captures the surface or cross-section of a material or component, and a camera or other device may be used as the imaging device 102.

ユーザ端末104は、撮影装置102で撮影された画像を情報処理装置110へ送信する。また、ユーザ端末104は基準情報を指定して、基準情報を情報処理装置110へ出力する。基準情報の指定は、画像の画像平均、所定の基準画像、又は所定の一次元パワースペクトルの何れを用いるのかの指定である。基準画像又は一次元パワースペクトルを指定した場合はこれらを基準情報に含める。画像平均は、撮影された画像の画像平均を用いるため、他の基準となる情報の指定がないことを意味する。そのほか、ユーザ端末104は、メッシュの分割数、基準側と解析側のピクセルサイズ、及び判別閾値を情報処理装置110へ送信する。判別閾値は、異物と判定する類似度の閾値であり、パワースペクトルの分布及びサイズ分布のそれぞれに用意する。 The user terminal 104 transmits images captured by the imaging device 102 to the information processing device 110. The user terminal 104 also specifies reference information and outputs the reference information to the information processing device 110. The reference information is specified by specifying whether to use the image average of the image, a specified reference image, or a specified one-dimensional power spectrum. If a reference image or one-dimensional power spectrum is specified, these are included in the reference information. The image average uses the image average of the captured image, which means that no other reference information is specified. In addition, the user terminal 104 transmits the number of mesh divisions, the pixel sizes of the reference side and the analysis side, and the discrimination threshold to the information processing device 110. The discrimination threshold is a similarity threshold for determining a foreign object, and is prepared for both the power spectrum distribution and the size distribution.

図2は、情報処理装置110のハードウェア構成を示すブロック図である。図2に示すように、情報処理装置110は、CPU(Central Processing Unit)11、ROM(Read Only Memory)12、RAM(Random Access Memory)13、ストレージ14、入力部15、表示部16及び通信インタフェース(I/F)17を有する。各構成は、バス19を介して相互に通信可能に接続されている。 Figure 2 is a block diagram showing the hardware configuration of the information processing device 110. As shown in Figure 2, the information processing device 110 has a CPU (Central Processing Unit) 11, a ROM (Read Only Memory) 12, a RAM (Random Access Memory) 13, storage 14, an input unit 15, a display unit 16, and a communication interface (I/F) 17. Each component is connected to each other via a bus 19 so that they can communicate with each other.

CPU11は、中央演算処理ユニットであり、各種プログラムを実行したり、各部を制御したりする。すなわち、CPU11は、ROM12又はストレージ14からプログラムを読み出し、RAM13を作業領域としてプログラムを実行する。CPU11は、ROM12又はストレージ14に記憶されているプログラムに従って、上記各構成の制御及び各種の演算処理を行う。本実施形態では、ROM12又はストレージ14には、情報処理プログラムが格納されている。 The CPU 11 is a central processing unit that executes various programs and controls each component. That is, the CPU 11 reads programs from the ROM 12 or storage 14 and executes the programs using the RAM 13 as a work area. The CPU 11 controls the above components and performs various calculation processes in accordance with the programs stored in the ROM 12 or storage 14. In this embodiment, the ROM 12 or storage 14 stores an information processing program.

ROM12は、各種プログラム及び各種データを格納する。RAM13は、作業領域として一時的にプログラム又はデータを記憶する。ストレージ14は、HDD(Hard Disk Drive)又はSSD(Solid State Drive)等の記憶装置により構成され、オペレーティングシステムを含む各種プログラム、及び各種データを格納する。 ROM 12 stores various programs and data. RAM 13 temporarily stores programs or data as a working area. Storage 14 is composed of a storage device such as an HDD (Hard Disk Drive) or SSD (Solid State Drive), and stores various programs, including the operating system, and various data.

入力部15は、マウス等のポインティングデバイス、及びキーボードを含み、各種の入力を行うために使用される。 The input unit 15 includes a pointing device such as a mouse and a keyboard, and is used to enter various inputs.

表示部16は、例えば、液晶ディスプレイであり、各種の情報を表示する。表示部16は、タッチパネル方式を採用して、入力部15として機能してもよい。 The display unit 16 is, for example, a liquid crystal display, and displays various information. The display unit 16 may also function as the input unit 15 by adopting a touch panel system.

通信インタフェース17は、端末等の他の機器と通信するためのインタフェースである。当該通信には、例えば、イーサネット(登録商標)若しくはFDDI等の有線通信の規格、又は、4G、5G、若しくはWi-Fi(登録商標)等の無線通信の規格が用いられる。 The communication interface 17 is an interface for communicating with other devices such as terminals. For this communication, a wired communication standard such as Ethernet (registered trademark) or FDDI, or a wireless communication standard such as 4G, 5G, or Wi-Fi (registered trademark) may be used.

図1の情報処理装置110の各機能構成について説明する。情報処理装置110は機能的には、記憶部112と、分割部120と、変換部122と、算出部124と、判別部126とを含んで構成される。各機能構成は、CPU11がROM12又はストレージ14に記憶された情報処理プログラムを読み出し、RAM13に展開して実行することにより実現される。 The functional components of the information processing device 110 in Figure 1 will be described below. Functionally, the information processing device 110 includes a memory unit 112, a division unit 120, a conversion unit 122, a calculation unit 124, and a determination unit 126. Each functional component is realized when the CPU 11 reads out an information processing program stored in the ROM 12 or storage 14, expands it in the RAM 13, and executes it.

記憶部112には、ユーザ端末104から受け付けた、材料又は部品の状態を撮影した画像が格納される。また、記憶部112には、基準情報、メッシュの分割数、基準側と解析側のピクセルサイズ、及び判別閾値が格納される。 The memory unit 112 stores images of the state of materials or parts received from the user terminal 104. The memory unit 112 also stores reference information, the number of mesh divisions, the pixel sizes of the reference side and the analysis side, and the discrimination threshold.

分割部120は、画像を入力し、メッシュの分割数に応じて、メッシュに分割する。図3は、画像をメッシュに分割する一例を示す図である。(a1)は材料の粒子が撮影された画像であり、(a1)の画像を(a2)のようにメッシュに分割した画像にする。 The division unit 120 inputs an image and divides it into meshes according to the number of divisions of the mesh. Figure 3 shows an example of dividing an image into meshes. (a1) is an image of material particles, and image (a1) is divided into meshes as shown in (a2).

変換部122は、分割された画像について、分割したメッシュごとにスペクトル情報に変換する。まず、変換部122は、分割された画像について、フーリエ変換により、メッシュごとに二次元パワースペクトルに変換する。また、変換部122では、二次元パワースペクトルを、さらに一次元パワースペクトルに変換し、これをパワースペクトルの分布とする。また、変換部122は、パワースペクトルの分布からサイズ分布を取得する。このように、変換部122は、メッシュごとのスペクトル情報として、所定のパワースペクトルの分布及び所定のサイズ分布に変換する。サイズ分布については後述する。 The conversion unit 122 converts the divided image into spectral information for each divided mesh. First, the conversion unit 122 converts the divided image into a two-dimensional power spectrum for each mesh using a Fourier transform. The conversion unit 122 then converts the two-dimensional power spectrum into a one-dimensional power spectrum, which is used as the power spectrum distribution. The conversion unit 122 also obtains a size distribution from the power spectrum distribution. In this way, the conversion unit 122 converts the spectral information for each mesh into a predetermined power spectrum distribution and a predetermined size distribution. The size distribution will be described later.

図4は、二次元パワースペクトル、及び一次元パワースペクトルの一例である。(b1)は分割したあるメッシュの二次元パワースペクトルの一例であり、中心を空間周波数原点としてパワースペクトルが中心から広がることを示す。(b2)は、あるメッシュの二次元パワースペクトルから変換された一次元パワースペクトル(パワースペクトルの分布)の一例であり、縦軸を散乱強度、横軸を周波数としたグラフとして表される。 Figure 4 shows examples of two-dimensional and one-dimensional power spectra. (b1) is an example of a two-dimensional power spectrum of a divided mesh, showing that the power spectrum spreads from the center, with the center being the origin of spatial frequency. (b2) is an example of a one-dimensional power spectrum (power spectrum distribution) converted from the two-dimensional power spectrum of a mesh, represented as a graph with the vertical axis representing scattering intensity and the horizontal axis representing frequency.

なお、変換部122における変換には、q範囲の削除、及びEMアルゴリズムを適用する。q範囲の削除とは、基準情報に対して分割した画像から求めたパワースペクトルのx軸の範囲が異なる場合に、短い方のx軸に合わせて、合わせたx軸以外の範囲は解析に用いないことである。このように変換部122では、二次元パワースペクトルに対して基準情報に応じた範囲の処置を行い、一次元パワースペクトルであるパワースペクトルの分布を取得する。スペクトル情報として、q範囲の削除により、二次元パワースペクトルから一次元パワースペクトルであるパワースペクトルの分布が得られる。 The conversion performed by the conversion unit 122 involves deleting the q range and applying the EM algorithm. Deleting the q range means that when the x-axis range of the power spectrum obtained from the divided image differs from the reference information, the range is adjusted to the shorter x-axis, and the range outside the adjusted x-axis is not used in the analysis. In this way, the conversion unit 122 processes the two-dimensional power spectrum according to the reference information, and obtains the distribution of the power spectrum, which is a one-dimensional power spectrum. By deleting the q range, the distribution of the power spectrum, which is a one-dimensional power spectrum, can be obtained as spectral information from the two-dimensional power spectrum.

EMアルゴリズムは、混合ガウス分布を予測する手法である。スペクトル情報として、EMアルゴリズムによりパワースペクトルの分布からサイズ分布が得られる。このように変換部122では、パワースペクトルの分布に対して所定の機械学習的手法であるEMアルゴリズムを適用して、サイズ分布を取得する。 The EM algorithm is a method for predicting a Gaussian mixture distribution. The EM algorithm obtains a size distribution from the power spectrum distribution as spectral information. In this way, the conversion unit 122 applies the EM algorithm, a predetermined machine learning method, to the power spectrum distribution to obtain the size distribution.

図5は、パワースペクトルの分布、及びサイズ分布の一例である。(c1)はパワースペクトルの分布であり、上記(b2)同様、縦軸を散乱強度、横軸を周波数としたグラフとして表される。(c2)はサイズ分布であり、縦軸を粒子のサイズ、横軸を周波数としたグラフとして表される。 Figure 5 shows an example of a power spectrum distribution and a size distribution. (c1) is a power spectrum distribution, which, like (b2) above, is represented as a graph with the vertical axis representing scattering intensity and the horizontal axis representing frequency. (c2) is a size distribution, which is represented as a graph with the vertical axis representing particle size and the horizontal axis representing frequency.

算出部124は、予め定めた基準情報と、メッシュごとのスペクトル情報とに基づいて、メッシュごとの類似の度合いを示すメッシュ分布の類似度を算出する。メッシュ分布の類似度は、パワースペクトルの分布及びサイズ分布のそれぞれの類似度である。また、メッシュ分布は、色のグラデーション等により、識別可能な分布として表現される。図6は、パワースペクトルの分布及びサイズ分布の表現の一例を示す図である。(d1)はパワースペクトルの分布、(d2)はサイズ分布の一例であり、分割されたメッシュごとの類似度を表している。何れの例も、数値が低くグラデーションの濃い部分は類似度が低い部分である。なお、パワースペクトルの分布及びサイズ分布の表現は一例であり、カラーパターンやとしてもよい。 The calculation unit 124 calculates the mesh distribution similarity, which indicates the degree of similarity for each mesh, based on predetermined reference information and the spectral information for each mesh. The mesh distribution similarity is the similarity between the power spectrum distribution and the size distribution. The mesh distribution is expressed as an identifiable distribution using color gradations or the like. Figure 6 shows an example of the representation of the power spectrum distribution and the size distribution. (d1) is an example of the power spectrum distribution, and (d2) is an example of the size distribution, which represent the similarity for each divided mesh. In both examples, areas with low numerical values and a strong gradation indicate low similarity. Note that the representation of the power spectrum distribution and the size distribution is just an example, and color patterns or the like may also be used.

判別部126は、メッシュ分布の類似度に基づいて、判別閾値に応じて、パワースペクトルの分布及びサイズ分布のそれぞれについて、画像の異物を判別する。画像の異物とは、画像中に存在する材料又は部品の外れ値となった異物の粒子、又は材料又は素材以外に混じった物体による異物の粒子が想定される。判別部126は、パワースペクトルの分布及びサイズ分布のそれぞれについて異物と判別した部分をマスク処理したマスク画像を出力する。図7は、判別結果のマスク画像の一例を示す図である。(e1)は、パワースペクトルの分布の判別結果のマスク画像、(e2)はサイズ分布の判別結果のマスク画像である。それぞれマスク画像中のメッシュごとの判別結果が得られており、異物と判別されたメッシュが黒塗りにマスクされている。パワースペクトルの分布及びサイズ分布はそれぞれ異なる特徴に着目しているため、マスクされる部分に差が生じる。 The discrimination unit 126 discriminates foreign matter in the image for each of the power spectrum distribution and size distribution based on the similarity of the mesh distribution and a discrimination threshold. Foreign matter in the image is assumed to be foreign matter particles that are outliers of the materials or parts present in the image, or foreign matter particles due to objects other than the material or raw material. The discrimination unit 126 outputs mask images in which portions of the power spectrum distribution and size distribution determined to be foreign matter are masked. Figure 7 shows an example of a mask image of the discrimination result. (e1) is a mask image of the discrimination result for the power spectrum distribution, and (e2) is a mask image of the discrimination result for the size distribution. Discrimination results are obtained for each mesh in the mask image, and meshes determined to be foreign matter are masked in black. Because the power spectrum distribution and size distribution focus on different features, there are differences in the masked portions.

(制御の流れ)
本実施形態の情報処理装置110で実行される情報処理方法としての処理の流れについて、図8のフローチャートを用いて説明する。図8は、情報処理装置110が実行する情報処理方法のフローチャートである。情報処理装置110における処理は、CPU11が各部として機能することにより実行される。
(Flow of Control)
The flow of processing as an information processing method executed by the information processing device 110 of this embodiment will be described with reference to the flowchart in Fig. 8. Fig. 8 is a flowchart of the information processing method executed by the information processing device 110. The processing in the information processing device 110 is executed by the CPU 11 functioning as each unit.

ステップS100において、CPU11は、材料又は部品の状態を撮影した画像、及び基準情報を取得する。 In step S100, the CPU 11 acquires an image of the state of the material or part, as well as reference information.

ステップS102において、CPU11は、基準情報に応じた処理を実行し、類似度の基準を作成する。基準情報が画像平均であれば、取得した画像から画像平均を作成し、類似度の基準とする。基準情報が基準画像であれば、類似度の基準とする基準画像を読み込んでスペクトル情報を作成する。スペクトル情報の作成は、後述するステップS106~S110と同様の処理を行えばよい。基準情報が一次元パワースペクトルであれば、類似度の基準とする一次元パワースペクトルをスペクトル情報として読み込む。 In step S102, the CPU 11 performs processing according to the reference information to create a similarity standard. If the reference information is an image average, an image average is created from the acquired images and used as the similarity standard. If the reference information is a reference image, the reference image used as the similarity standard is read and spectral information is created. The spectral information can be created by performing processing similar to steps S106 to S110, described below. If the reference information is a one-dimensional power spectrum, the one-dimensional power spectrum used as the similarity standard is read as spectral information.

ステップS104において、CPU11は、画像を入力し、メッシュの分割数に応じて、メッシュに分割する。 In step S104, the CPU 11 inputs the image and divides it into meshes according to the number of mesh divisions.

ステップS106において、CPU11は、分割された画像について、分割したメッシュごとに、フーリエ変換し、二次元パワースペクトルに変換する。 In step S106, the CPU 11 performs a Fourier transform on the divided image for each divided mesh, converting it into a two-dimensional power spectrum.

ステップS108において、CPU11は、メッシュの各々の二次元パワースペクトルに対して基準情報に応じた範囲の処置を行い、一次元パワースペクトルであるパワースペクトルの分布として変換する。 In step S108, the CPU 11 performs processing on each two-dimensional power spectrum of the mesh within a range corresponding to the reference information, and converts it into a power spectral distribution, which is a one-dimensional power spectrum.

ステップS110において、CPU11は、メッシュの各々のパワースペクトルの分布について、所定の機械学習的手法を用いて、サイズ分布に変換する。以上により、メッシュごとの画像が、メッシュごとのスペクトル情報としてパワースペクトルの分布及びサイズ分布にそれぞれ変換される。 In step S110, the CPU 11 converts the power spectrum distribution of each mesh into a size distribution using a predetermined machine learning method. As a result, the image for each mesh is converted into a power spectrum distribution and a size distribution as spectral information for each mesh.

ステップS112において、CPU11は、ステップS102で基準情報から作成した類似度の基準と、メッシュごとのスペクトル情報とに基づいて、メッシュごとの類似の度合いを示すメッシュ分布の類似度を算出する。メッシュ分布の類似度は、パワースペクトルの分布及びサイズ分布のそれぞれの類似度である。 In step S112, the CPU 11 calculates the mesh distribution similarity, which indicates the degree of similarity for each mesh, based on the similarity criteria created from the reference information in step S102 and the spectral information for each mesh. The mesh distribution similarity is the similarity between the power spectrum distribution and the size distribution.

ステップS114において、CPU11は、メッシュ分布に基づいて、パワースペクトルの分布及びサイズ分布のそれぞれについて、画像の異物を判別する。 In step S114, the CPU 11 determines foreign matter in the image for each of the power spectrum distribution and size distribution based on the mesh distribution.

ステップS116において、CPU11は、パワースペクトルの分布及びサイズ分布のそれぞれについて、メッシュごとに画像の異物を判別したマスク画像を出力する。 In step S116, the CPU 11 outputs a mask image that identifies foreign matter in the image for each mesh for each of the power spectrum distribution and size distribution.

以上、本実施形態の情報処理装置110は、材料や部品の高精度な解析を可能とする画像を取得できる。 As described above, the information processing device 110 of this embodiment can acquire images that enable highly accurate analysis of materials and parts.

なお、上記実施形態でCPU11がソフトウェア(プログラム)を読み込んで実行した各種処理を、CPU以外の各種のプロセッサが実行してもよい。この場合のプロセッサとしては、FPGA(Field-Programmable Gate Array)等の製造後に回路構成を変更可能なPLD(Programmable Logic Device)、及びASIC(Application Specific Integrated Circuit)等の特定の処理を実行させるために専用に設計された回路構成を有するプロセッサである専用電気回路等が例示される。また、上述した各処理を、これらの各種のプロセッサのうちの1つで実行してもよいし、同種又は異種の2つ以上のプロセッサの組み合わせ(例えば、複数のFPGA、及びCPUとFPGAとの組み合わせ等)で実行してもよい。また、これらの各種のプロセッサのハードウェア的な構造は、より具体的には、半導体素子等の回路素子を組み合わせた電気回路である。 In the above embodiment, the various processes executed by the CPU 11 after loading software (programs) may be executed by various processors other than the CPU. Examples of processors in this case include PLDs (Programmable Logic Devices) such as FPGAs (Field-Programmable Gate Arrays), whose circuit configuration can be changed after manufacture, and dedicated electrical circuits, such as ASICs (Application Specific Integrated Circuits), which are processors with circuit configurations specifically designed to execute specific processes. Furthermore, each of the above processes may be executed by one of these various processors, or by a combination of two or more processors of the same or different types (e.g., multiple FPGAs, or a combination of a CPU and an FPGA). Furthermore, the hardware structure of these various processors is, more specifically, an electrical circuit that combines circuit elements such as semiconductor devices.

また、上記実施形態において、情報処理プログラムはコンピュータが読み取り可能な非一時的記録媒体に予め記憶(インストール)されている態様で説明した。例えば、情報処理プログラムはROM12又はストレージ14に予め記憶されている。しかしこれに限らず、各プログラムは、CD-ROM(Compact Disc Read Only Memory)、DVD-ROM(Digital Versatile Disc Read Only Memory)、及びUSB(Universal Serial Bus)メモリ等の非一時的記録媒体に記録された形態で提供されてもよい。また、情報処理プログラムは、ネットワークを介して外部装置からダウンロードされる形態としてもよい。 Furthermore, in the above embodiment, the information processing program has been described as being pre-stored (installed) on a computer-readable non-transitory recording medium. For example, the information processing program is pre-stored in ROM 12 or storage 14. However, this is not limiting, and each program may be provided in a form recorded on a non-transitory recording medium such as a CD-ROM (Compact Disc Read Only Memory), a DVD-ROM (Digital Versatile Disc Read Only Memory), or a USB (Universal Serial Bus) memory. Furthermore, the information processing program may be downloaded from an external device via a network.

上記実施形態で説明した処理の流れは、一例であり、主旨を逸脱しない範囲内において不要なステップを削除したり、新たなステップを追加したり、処理順序を入れ替えたりしてもよい。 The processing flow described in the above embodiment is an example, and unnecessary steps may be deleted, new steps may be added, or the processing order may be rearranged, without departing from the spirit of the invention.

100 情報処理システム
102 撮影装置
104 ユーザ端末
110 情報処理装置
112 記憶部
120 分割部
122 変換部
124 算出部
126 判別部
100 Information processing system 102 Image capturing device 104 User terminal 110 Information processing device 112 Storage unit 120 Division unit 122 Conversion unit 124 Calculation unit 126 Discrimination unit

Claims (4)

材料又は部品の状態を撮影した画像を入力し、メッシュに分割する分割部と、
分割された前記画像について、分割したメッシュごとにスペクトル情報に変換する変換部と、
予め定めた基準情報と、前記メッシュごとのスペクトル情報とに基づいて、前記メッシュごとの類似の度合いを示すメッシュ分布の類似度を算出する算出部と、
前記メッシュ分布の類似度に基づいて、前記画像を分割した前記メッシュのうち類似度に応じた部分を出力する判別部と、
を含み、
前記変換部は、メッシュごとのスペクトル情報として、所定のパワースペクトルの分布及び所定のサイズ分布に変換し、
前記サイズ分布は前記パワースペクトルの分布に所定の機械学習的手法であるEMアルゴリズムを適用することで得られる粒子のサイズ及び周波数のグラフで示され、
前記算出部は、前記メッシュ分布の類似度として、前記パワースペクトルの分布及び前記サイズ分布のそれぞれの類似度を算出し、
前記判別部は、前記パワースペクトルの分布及び前記サイズ分布のそれぞれについて前記画像の異物を判別する、情報処理装置。
a division unit that receives an image of the state of a material or part and divides it into meshes;
a conversion unit that converts the divided image into spectral information for each divided mesh;
a calculation unit that calculates a mesh distribution similarity indicating a degree of similarity for each mesh based on predetermined reference information and spectrum information for each mesh;
a discrimination unit that outputs a portion of the meshes obtained by dividing the image according to the similarity of the mesh distribution;
Including,
The conversion unit converts the spectral information for each mesh into a predetermined power spectrum distribution and a predetermined size distribution,
The size distribution is shown as a graph of particle size and frequency obtained by applying an EM algorithm, which is a predetermined machine learning method, to the distribution of the power spectrum;
the calculation unit calculates a similarity between the power spectrum distribution and the size distribution as the similarity between the mesh distributions,
The information processing device , wherein the discrimination unit discriminates foreign matter in the image for each of the power spectrum distribution and the size distribution .
前記基準情報は、前記画像の画像平均、所定の基準画像、又は所定の一次元パワースペクトルを用いる、請求項1に記載の情報処理装置。 The information processing device according to claim 1, wherein the reference information uses an image average of the image, a predetermined reference image, or a predetermined one-dimensional power spectrum. 材料又は部品の状態を撮影した画像を入力し、メッシュに分割し、
分割された前記画像について、分割したメッシュごとにスペクトル情報に変換し、
予め定めた基準情報と、前記メッシュごとのスペクトル情報とに基づいて、前記メッシュごとの類似の度合いを示すメッシュ分布の類似度を算出し、
前記メッシュ分布の類似度に基づいて、前記画像を分割した前記メッシュのうち類似度に応じた部分を出力し、
前記変換では、メッシュごとのスペクトル情報として、所定のパワースペクトルの分布及び所定のサイズ分布に変換し、
前記サイズ分布は前記パワースペクトルの分布に所定の機械学習的手法であるEMアルゴリズムを適用することで得られる粒子のサイズ及び周波数のグラフで示され、
前記メッシュ分布の類似度の算出では、前記メッシュ分布の類似度として、前記パワースペクトルの分布及び前記サイズ分布のそれぞれの類似度を算出し、
前記類似度に応じた部分の出力では、前記パワースペクトルの分布及び前記サイズ分布のそれぞれについて前記画像の異物を判別する、
処理をコンピュータが実行する情報処理方法。
Input an image of the state of the material or part, divide it into meshes,
The divided image is converted into spectral information for each divided mesh;
Calculating a mesh distribution similarity indicating a degree of similarity for each mesh based on predetermined reference information and the spectrum information for each mesh;
outputting a portion of the meshes obtained by dividing the image according to the similarity of the mesh distribution ;
In the conversion, the spectral information for each mesh is converted into a predetermined power spectrum distribution and a predetermined size distribution,
The size distribution is shown as a graph of particle size and frequency obtained by applying an EM algorithm, which is a predetermined machine learning method, to the distribution of the power spectrum;
In the calculation of the mesh distribution similarity, a similarity between the power spectrum distribution and a similarity between the size distribution are calculated as the mesh distribution similarity;
In the output of the portion according to the similarity, a foreign object in the image is identified for each of the power spectrum distribution and the size distribution.
An information processing method in which processing is performed by a computer.
材料又は部品の状態を撮影した画像を入力し、メッシュに分割し、
分割された前記画像について、分割したメッシュごとにスペクトル情報に変換し、
予め定めた基準情報と、前記メッシュごとのスペクトル情報とに基づいて、前記メッシュごとの類似の度合いを示すメッシュ分布の類似度を算出し、
前記メッシュ分布の類似度に基づいて、前記画像を分割した前記メッシュのうち類似度に応じた部分を出力し、
前記変換では、メッシュごとのスペクトル情報として、所定のパワースペクトルの分布及び所定のサイズ分布に変換し、
前記サイズ分布は前記パワースペクトルの分布に所定の機械学習的手法であるEMアルゴリズムを適用することで得られる粒子のサイズ及び周波数のグラフで示され、
前記メッシュ分布の類似度の算出では、前記メッシュ分布の類似度として、前記パワースペクトルの分布及び前記サイズ分布のそれぞれの類似度を算出し、
前記類似度に応じた部分の出力では、前記パワースペクトルの分布及び前記サイズ分布のそれぞれについて前記画像の異物を判別する、
処理をコンピュータに実行させる情報処理プログラム。
Input an image of the state of the material or part, divide it into meshes,
The divided image is converted into spectral information for each divided mesh;
Calculating a mesh distribution similarity indicating a degree of similarity for each mesh based on predetermined reference information and the spectrum information for each mesh;
outputting a portion of the meshes obtained by dividing the image according to the similarity of the mesh distribution ;
In the conversion, the spectral information for each mesh is converted into a predetermined power spectrum distribution and a predetermined size distribution,
The size distribution is shown as a graph of particle size and frequency obtained by applying an EM algorithm, which is a predetermined machine learning method, to the distribution of the power spectrum;
In the calculation of the mesh distribution similarity, a similarity between the power spectrum distribution and a similarity between the size distribution are calculated as the mesh distribution similarity;
In the output of the portion according to the similarity, a foreign object in the image is identified for each of the power spectrum distribution and the size distribution.
An information processing program that causes a computer to execute a process.
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